(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転するドラム１１の外周に沿った搬送方向を有する支持基板搬送部と、前記支持基板搬送部を挟んでドラム１１の側面の少なくとも一部と対向するように設けられたターゲットとが、内部に配置された真空チャンバー、
前記真空チャンバーへのプロセスガスの導入口、
前記真空チャンバーへの反応性ガスの導入口、
前記ターゲット用電源、および
ドラム１１用電源
を有するスパッタリング装置であって、
前記ドラム１１の内側にマグネットが配置され、
前記マグネットはそれぞれＳ極とＮ極のうち一方の磁極とそれを囲む逆の磁極とを有してアーチ状磁力線を形成し、
前記支持基板搬送部および前記マグネットは、前記ターゲットに対向するドラム１１の側面に沿う部分において、前記マグネットにより形成されるアーチ状磁力線のトンネルが楕円ないし多角形を前記支持基板搬送部上に描くように配置され、前記楕円ないし多角形は平行または平行に近い部分を有し、
前記搬送方向は前記の楕円ないし多角形に対し同一平面上で前記の平行または平行に近い部分に対し略垂直であり、
前記ドラム１１の内側に前記回転の回転軸と同一回転軸で前記搬送方向と反対方向に回転可能なマグネット用ドラムを有し、
前記マグネットが前記マグネット用ドラム表面の前記支持基板搬送部側に複数配置され、かつ、
少なくとも前記ターゲットに対向するドラム１１の側面に沿う部分において、前記の複数のマグネットの少なくとも一部により形成されるアーチ状磁力線のトンネルが楕円ないし多角形を前記支持基板搬送部上に描くように配置されているスパッタリング装置。
【請求項２】
請求項１に記載のスパッタリング装置であって、
前記のプロセスガスの導入口が、ターゲット付近に設けられていることを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のスパッタリング装置であって、
前記ターゲットがアースされた直方体の金属板で囲まれ、前記ターゲットと支持基板搬送部との間に平行な板面としてメッシュが配置されていることを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のスパッタリング装置であって、
放電電圧、プラズマ発光強度または内圧が一定になるよう反応性ガスフロー量にフィードバックをかけ自動制御していることを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のスパッタリング装置であって、
前記支持基板搬送部が、ドラム１１を用いたロールトゥロール方式であることを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項６】
支持基板を回転するドラム１１の外周に沿って搬送すること、前記支持基板上に電力を印加して反応性ガスをプラズマ状態にすること、前記プラズマ状態の反応性ガスをターゲットと反応させて金属化合物を得ることを含む、前記支持基板上に前記金属化合物の薄膜を形成する方法であって、
ドラム１１の内側に配置されたマグネットを使用し、前記マグネットはそれぞれＳ極とＮ極のうち一方の磁極とそれを囲む逆の磁極とを有してアーチ状磁力線を形成し、
前記支持基板および前記マグネットを、少なくとも前記反応性ガスを前記ターゲットと反応させる部分において前記マグネットの少なくとも一部により形成されるアーチ状磁力線のトンネルが楕円ないし多角形を前記支持基板上に描くように配置し、前記楕円ないし多角形は平行または平行に近い部分を有し、
前記の楕円ないし多角形に対し同一平面上で、かつ前記の平行または平行に近い部分に対し略垂直な方向に前記支持基板を搬送しながら薄膜を形成し、
ドラム１１の内側に前記回転の回転軸と同一回転軸で前記搬送方向と反対方向に回転可能なマグネット用ドラムを配置し、
前記マグネット用ドラム表面の前記搬送部側に前記マグネットを複数配置し、かつ、
前記支持基板を、少なくとも前記反応性ガスを前記ターゲットと反応させる部分において、前記の複数のマグネットの少なくとも一部により形成されるアーチ状磁力線のトンネルが楕円ないし多角形を前記支持基板上に描くように配置する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属化合物を反応性スパッタリングにて成膜する際、支持基板にバイアスを印加するバイアススパッタリング法に関するものであり、連続成膜可能な支持基板背面のマグネットの配置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ターゲットを用いてスパッタリングする際、反応性ガスを導入することで金属と反応性ガスを反応させ金属化合物を成膜する手法（反応性スパッタリング）が知られている。この方法では、通常、ターゲットとして、ＡｌやＳｉなどが、プロセスガスとして、ＨｅやＡｒなどの希ガスが、反応性ガスとして、Ｏ2やＮ2などが用いられ、ターゲットと反応性ガスが反応し、その結果、金属化合物が基板上に形成されることを特徴としている。
【０００３】
また、従来の反応性スパッタリングによる高速成膜には、プラズマ発光強度や電圧、内圧を監視しマスフローにフィードバックすることで反応性ガス流量を制御する方法が用いられている（特許文献１参照）。しかしながら、この方法ではＡｌとＡｌ2Ｏ3のように金属と金属化合物の成膜速度が大きく異なる場合、十分な化学量論比を持った金属化合物を反応性スパッタリングにて成膜すると金属のみの成膜速度に比べて金属化合物の生成速度がかなり遅くなってしまうという問題がある。
【０００４】
さらに、別の方法としては基板にバイアスを印加し基板での反応性ガスと金属の反応を促進させ金属化合物を成膜する基板バイアス法が知られている（例えば、特許文献２）。この方法では金属を成膜するため成膜速度は速いが基板上にて再エッチングが起こるため膜の表面粗さや密度が悪くなるという問題がある。
【０００５】
加えて、基板バイアス法において基板背面にマグネットを入れることで放電電圧を下げ再エッチングが起こるのを抑制して低ダメージにし高速成膜と両立する方法が知られている（特許文献３）。しかしながら、特許文献３に記載の方法ではカルーセルタイプの基板ホルダーにカルーセルの回転軸方向に平行な磁場が発生するようマグネットを配置しており、電子がカルーセル周上を回転しているので周上全てで放電していなければ電子が偏ってしまう上効率が悪くなる。そのためカルーセル周上全ての部位で放電していなければならず、基板の入れ替えを要する連続成膜は不可能である。
【０００６】
真空成膜での生産において最も生産速度を下げる原因の一つが真空の解除と真空引きに時間がかかることである。これを解決し、生産性を向上するために、真空を解除せずロールトゥロール成膜などで連続成膜することが望まれており、成膜速度が速く低ダメージでかつ連続成膜可能なスパッタリング装置が求められていた。
【０００７】
ここで、図４を用いて、従来の反応性スパッタリング装置について説明する。図４中、１は支持基板の搬送方向を、２は支持基板を、３はロータリーポンプを、４はターボ分子ポンプを、５は排気口を、６はアースシールドを、７はパスロールを、１０は冷却水を、１１はドラムを、１２はチャンバーを、１３はマッチングボックスとドラム用ＲＦ電源を、１５は排気口を、１７はターゲットを、１９はプロセスガスと反応ガス導入口を、２０はカソードに設けられたターゲット用マグネットを、２１はマッチングボックスとターゲット用ＲＦ電源を、それぞれ示している（以下、図１、５および６においても同じ）。
この反応性スパッタリング装置では、支持基板として連続したフィルムを用い、該連続したフィルムがドラムによって搬送される。そして、成膜される支持基板２にマッチングボックスとドラム用ＲＦ電源１３より電力を印加して反応性ガスをプラズマ状態にして支持基板上に引き込み、ターゲット１７からスパッタされた金属との反応を促進させて支持基板２上に金属化合物の薄膜を形成する。しかしながら、この装置では、上記従来の問題点を回避できない。
【０００８】
【特許文献１】米国特許第４１６６７８４号公報
【特許文献２】特開平４−１５４９６３号公報
【特許文献３】特開昭５８−１３３３７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は速い成膜速度においても膜が受けるダメージを最小限に留めることができ、かつ連続成膜可能なスパッタリング装置に関するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するための手段としては以下の通りである。
（１）反応性スパッタリング法を用いて金属化合物を成膜する際に支持基板にバイアス電圧を印加するバイアススパッタリング法を実施する装置であって、
支持基板搬送部と、該支持基板搬送部と対向するように設けられたターゲットを含むカソードとを有し、支持基板搬送部とターゲットの間を支持基板が搬送されることによって金属化合物を成膜し、
支持基板上にて、磁場が閉じアーチ状磁力線の平行または平行に近いトンネル部分が連続で楕円ないし多角形を描くようにＳ極とＮ極のうち一方の磁極とそれを囲む逆の磁極とを有するマグネットを支持基板搬送部の支持基板と反対側に配置し、
前記トンネル部分に対し同一平面上で略垂直な方向に支持基板を搬送しながら成膜することを特徴とする反応性スパッタリング装置。
（２）（１）に記載の反応性スパッタリング装置であって、
プロセスガスをターゲット付近から、反応性ガスを支持基板付近から導入することを特徴とする反応性スパッタリング装置。
（３）（１）または（２）に記載の反応性スパッタリング装置であって、
ターゲットをアースされた直方体の金属板で囲みターゲットと支持基板の間の平行な板面はメッシュでできていることを特徴とする反応性スパッタリング装置。
（４）（１）〜（３）のいずれか１項に記載の反応性スパッタリング装置であって、
放電電圧、プラズマ発光強度または内圧が一定になるよう反応性ガスフロー量にフィードバックをかけ自動制御していることを特徴とする反応性スパッタリング装置。
（５）（１）〜（４）のいずれか１項に記載の反応性スパッタリング装置であって、
支持基板搬送部が、ドラムを用いたロールトゥロール方式であることを特徴とする反応性スパッタリング装置。
（６）反応性スパッタリング法を用いて金属化合物を成膜する際に支持基板にバイアス電圧を印加するバイアススパッタリング法において、
支持基板搬送部と、該支持基板搬送部と対向するように設けられたターゲットを含むカソードとを配置し、支持基板搬送部とターゲットの間を支持基板が搬送されることによって金属化合物を成膜し、
支持基板上にて、磁場が閉じアーチ状磁力線の平行または平行に近いトンネル部分が連続で楕円ないし多角形を描くようにＳ極とＮ極のうち一方の磁極とそれを囲む逆の磁極とを有するマグネットを支持基板搬送部の支持基板と反対側に配置し、
基板上にてプラズマが均一になるようマグネットまたは基板を回転または搬送しながら成膜することを特徴とする反応性スパッタリングの方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、反応性スパッタリング法を実施するにあたり、速い成膜速度においても膜が受けるダメージを最小限に留めることが可能になった。さらに、本発明の反応性スパッタリング装置では、連続成膜が可能になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下において、本発明の内容について詳細に説明する。尚、本願明細書において「〜」とはその前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。
【００１３】
本発明のスパッタリング装置は、支持基板搬送部と、該支持基板搬送部と対向するように設けられたターゲットを含むカソードとを有し、支持基板搬送部とターゲットの間を支持基板が搬送されることによって金属化合物を成膜し、支持基板上にて、磁場が閉じアーチ状磁力線の平行または平行に近いトンネル部分が連続で楕円ないし多角形を描くようにＳ極とＮ極のうち一方の磁極とそれを囲む逆の磁極とを有するマグネットを支持基板搬送部の支持基板と反対側に配置し、前記トンネル部分に対し同一平面上で略垂直な方向に支持基板を搬送しながら成膜することを特徴とする。
【００１４】
以下、本発明の好ましい実施形態を図１〜図３に従って説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明の装置において、支持基板の搬送方法については連続生産できる方式であれば限定せず用いることができる。複数のローラーを用いて基板の両端を支えローラーを回転することで基板を搬送させる方法や支持基板を支持基板ホルダーの取り付け基板ホルダーごと搬送する方法などが考えられるが、好ましくは図１のようにドラムを用いたロールトゥロール方式を採用するのがよい。以下ドラムを用いたロールトゥロール方式において説明をする。
図３のようにドラム上にドラム用マグネットを設ける場合、ドラムの磁場にて閉じ込められた電子が移動するが放電が不必要な部分ではアースされた金属板をドラムから２ｍｍ以内に配置することで放電しないよう工夫することが好ましい。また、成膜室以外では放電しないよう搬送部分では０．００１Ｐａ以下となるようにするとよい。さらに好ましくはドラムが二重構造になっておりフィルムと接触しているドラム表面とその内部のマグネットの回転を独立に制御できるとより均一な膜の形成が可能である。
【００１５】
本発明では、例えば、図１に示されるように、成膜される支持基板２にマッチングボックスとドラム用ＲＦ電源１３より電力を印加して反応性ガスをプラズマ状態にし、ターゲット１７と反応させて支持基板２上に金属化合物の薄膜を形成する際、支持体搬送部の支持基板と反対側に、ドラム用マグネット９を設ける。ここで、カソードとは、マッチングボックスとターゲット用ＲＦ２１およびターゲット１７を含む領域をいう。
【００１６】
図２は、ドラム用マグネット９の一例を示したものであるが、ドラム用マグネットの磁力線は、支持基板２の表面（カソード側）で磁場が閉じ、アーチ状の磁力線のトンネルが連続で楕円ないし多角形を描き平行または平行に近い部分を有する。このような磁力線となるようドラム用マグネットはＳ極とＮ極のうち一方の磁極とそれを囲む逆の磁極とを有するマグネットを配置する。すなわち、Ｓ極とそれを囲むＮ極によってできたマグネットまたはＮ極とそれを囲むＳ極とを有する。
ここで、Ｎ極面から垂直に出た磁力線は楕円を描きながら向きを変えＳ極面に垂直に入るため磁力線はアーチ状となる。また、楕円ないし多角形を描くようにとは、数学的な意味での楕円や多角形に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、楕円と多角形の中間のような形状や多少の歪があるものも含む趣旨である。さらに平行または平行に近い部分とは、支持基板が搬送されていくに際し、支持基板の各点にて通過する磁場の合計がほぼ均一であることを意味する。
そして、ドラム用マグネット９は、該マグネットの短辺方向に支持基板１を搬送しながら成膜する。
このような構成とすることにより、支持基板上でのプラズマ密度が高くなり、ターゲットを反応性ガスが十分反応するよう支持基板のバイアスの電力を高めてもバイアスが低くなり基板へのダメージが小さくなる。さらに、一つのマグネット上にて電子が閉じ込められるため、基板の交換が可能となり連続生産できる。
【００１７】
本発明の装置に用いることができるカソードでのプラズマ発生用電源は、ＲＦ電源（１ＭＨｚ以上）、ＭＦ電源（１ＭＨｚ以下）、ＤＣ電源（アーキング防止機能を付加したもの、好ましくは出力をパルス状にしたもの）、ＡＣ電源やＤＣ電源とＲＦ電源の重畳（併用）等反応性スパッタリングに用いることができるものであれば限定しない。
【００１８】
カソードにおいては、ターゲット１７の裏面（支持基板と反対側）からターゲットの表面（基板側）上で閉じ、ターゲットと平行になるような磁場を生じさせるターゲット用マグネット２０を用いることができる。ここでカソード背面のターゲット用マグネット２０はターゲット１７の使用量に応じてターゲット１７とターゲット用マグネット２０の距離を変えターゲット表面の磁場強度を調節できることが好ましい。これによりターゲット１７の使用における放電状態の変化を小さくすることができ成膜速度の安定化につながる。
【００１９】
本発明の装置における、支持基板の基板バイアスを印加する方法としては、支持基板が金属化合物となるためターゲット１７と同様の電源を用いることができる。
【００２０】
このとき用いる電源はターゲットで用いたのと同じ電源でも良いが、異なっていても良い。また同じ周波数の電源を用いる場合は位相が異なるものを用いなくてはならない。
【００２１】
ガス導入は、例えば、図５に示すように、プロセスガスおよび反応ガスの導入口１９を設け、プロセスガスと反応性ガスが混合された状態で導入されてもよい。好ましくは、例えば、図６に示すように、反応ガス導入口１４は、支持基板付近に、プロセスガス導入口１８は、ターゲット２０付近に設けることが好ましい。このように、プロセスガスをターゲット付近から、反応性ガスを基板付近から導入することにより、ターゲットより先に基板が反応ガスに接触しより基板上でのスパッタされた金属と反応ガスとの反応が促進されるという効果が得られる。ここで、反応ガス導入口を支持基板付近に設けるとは、好ましくは、支持基板とターゲットの間であって、支持基板に近い側に設けることをいう。また、プロセスガス導入口をターゲット付近に設けるとは、好ましくは、支持基板とターゲットの間であって、ターゲットに近い側に設けることをいう。
【００２２】
ここで言うプロセスガスとは、プラズマが発生しやすく金属と反応しないことを意図して導入したものであり希ガス（第１８属元素Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ）が一般的である。
反応性ガスの導入の制御は流量制御機器（マスフロー）にて流量を設定し導入することができるがプラズマプロセスを監視しマスフローにフィードバックをかけ流量の微調整することでプロセスを安定化させることが好ましい。
【００２３】
フィードバックの手法には内圧、電圧、プラズマ発光を監視する形式があるが特に限定はせずいずれも用いることができる。
【００２４】
また、本発明の装置では、例えば、図１に示すように、ターゲット１７と支持基板２の間にアースされたメッシュ１６を配置することが好ましい。メッシュを配置した場合の開口率は、５０％以上が好ましいが穴の間隔が２ｍｍ以内で開口率が９５％以上のものがより好ましい。ここで、メッシュは、金網またはパンチングメタル状のものが好ましい。
【００２５】
上述した膜形成はいずれも基板の搬送速度やカソード電力を調節することで任意の厚みに調節することができる。
【００２６】
成膜速度は電源や電力、チャンバー形状によって異なるがスパッタ率はほぼ素材で決まる物性値であるので、制御方法によって成膜速度の異なる化合物の成膜を同じ電力での金属の成膜速度と比較することで本発明における成膜速度の高速化の効果を評価することができる。
【００２７】
本発明において、反応性ガスとは、ターゲットと反応するガスであり、例えば、酸素、窒素、メタンおよび水が挙げられる。
本発明において、ターゲット材料としては金属や半導体などの導電性の材料であればなんでもよい。例えば、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｗ、Ｍｏ、Ｇｅ、Ｓｂなどが挙げられ、好ましくはＭｇ、Ａｌ、Ｓｉであり、より好ましくはＡｌである。また、これらの金属を任意に混合させた合金もターゲットとして用いることができる。
【００２８】
本発明において、支持基板とは、通常、自己支持性を持った基板のことであり材料としては、Ｓｉウエハー、ガラスおよび樹脂基板等いずれも用いることができるが、ロールトゥロール方式による成膜場合基板には柔軟性が求められるため、樹脂基板が好ましい。
以下において、樹脂基板としてのプラスチックフィルムについて説明する。
プラスチックフィルムは耐熱性を有する素材からなることが好ましい。好ましくは、ガラス転移温度（Ｔｇ）が１００℃以上および／または線熱膨張係数が４０ｐｐｍ／℃以下で耐熱性の高いプラスチックフィルムを用いる態様である。Ｔｇや線膨張係数は、使用する添加剤の種類や量などを適宜調整することによって所望の範囲に制御することができる。
プラスチックフィルムは熱可塑性ポリマーおよび熱硬化性ポリマーのいずれであってもよい。熱可塑性ポリマーは、ポリマー単体のＴｇが７０℃〜３５０℃であるものが好ましく、中でも１２０℃以上であるものがさらに好ましい。このような熱可塑性樹脂として、以下のようなものが挙げられる（括弧内はＴｇを示す）。
【００２９】
ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ：８０℃）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ：１２０℃）、ポリカーボネート（ＰＣ：１４０℃）、脂環式ポリオレフィン（例えば、日本ゼオン（株）製、ゼオノア１６００：１６０℃）、ポリアリレート（ＰＡｒ：２１０℃）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ：２２０℃）、ポリスルホン（ＰＳＦ：１９０℃）、シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ：特開２００１−１５０５８４号公報の化合物：１６２℃）、フルオレン環変性ポリカーボネート（ＢＣＦ−ＰＣ：特開２０００−２２７６０３号公報の化合物：２２５℃）、脂環変性ポリカーボネート（ＩＰ−ＰＣ：特開２０００−２２７６０３号公報の化合物：２０５℃）、アクリロイル化合物（特開２００２−８０６１６号公報の化合物：３００℃以上）、ポリイミド（カプトン：３００℃以上）。
特に、透明性を求める場合には脂環式ポレオレフィン等を使用するのが好ましい。
【００３０】
熱硬化性ポリマーとしては、エポキシ系樹脂および放射線硬化性樹脂が挙げられる。エポキシ系樹脂は、ポリフェノ−ル型、ビスフェノール型、ハロゲン化ビスフェノール型およびノボラック型のものが挙げられる。エポキシ系樹脂を硬化させるための硬化剤は、公知の硬化剤を用いることができる。例えば、アミン系、ポリアミノアミド系、酸および酸無水物、イミダゾール、メルカプタンおよびフェノール樹脂等の硬化剤が挙げられる。中でも、耐溶剤性、光学特性、熱特性等の観点から、酸無水物および酸無水物構造を含むポリマーまたは脂肪族アミン類が好ましく用いられ、特に好ましいのは、酸無水物および酸無水物構造を含むポリマーである。さらに、公知の第三アミン類やイミダゾール類等の硬化触媒を適量加えることが好ましい。
【００３１】
これらのプラスチックフィルムの厚みは用途によって適宜選択されるので特に制限がないが、典型的には１〜８００μｍであり、好ましくは１０〜２００μｍである。
これらのプラスチックフィルムは、片面もしくは両面に下塗り層を有していてもよい。下塗り層の例としては、透明導電層、プライマー層、マット剤層、保護層、帯電防止層、平滑化層、密着改良層、遮光層、反射防止層、ハードコート層、応力緩和層、防曇層、防汚層、被印刷層等が挙げられる。これらの下塗り層のうち、片面にマット剤層を有するのが好ましい。
【００３２】
プラスチックフィルムをディスプレイ等の画像表示素子に利用する場合は、透明なプラスチックフィルムを用いることが好ましい。具体的には、光線透過率が８０％〜１００％、中でも好ましくは８５％以上、さらに好ましくは９０％以上であるプラスチックフィルムを用いることが好ましい。
【００３３】
ただし、ディスプレイ用途に用いる場合であってもフィルムを観察側に設置しない場合や不透明包装材料に用いる場合などは、プラスチックフィルムには必ずしも透明性が要求されない。この場合は不透明な材料を用いることもできる。不透明な材料としては、例えば、ポリイミド、ポリアクリロニトリル、公知の液晶ポリマーなどが挙げられる。
【００３４】
本発明の装置を用い、水蒸気透過率の極めて少ないバリアフィルムを作成する場合、プラスチックフィルムは、少なくとも一方の面に有機層を有していても良い。ここで言う有機層は、硬化性樹脂で構成されていることが好ましい。硬化性樹脂は、紫外線や電子線等の放射線を照射することにより硬化が進行する樹脂であり、具体的には分子または単体構造内にアクリロイル基、メタクリロイル基、ビニル基等の不飽和二重結合、あるいはエポキシ基等の不飽和二重結合または重合性官能基を含む樹脂等が挙げられる。これらの中でも特に、アクリロイル基を含むアクリル系樹脂が好ましい。放射線硬化性樹脂は、一種類の樹脂を用いても、数種の樹脂を混合して用いてもよいが、分子または単位構造内に２個以上のアクリロイル基を有するアクリル系樹脂を用いることが好ましい。こうした多官能アクリレート樹脂としては、例えば、ウレタンアクリレート、エステルアクリレート、エポキシアクリレート等が挙げられるが、これらに限定されるのではない。
【００３５】
バリアフィルムは、好ましくは、プラスチックフィルムに、有機層と無機層とがそれぞれ複数層設けられたバリア層を有するものであり、バリア層の積層順序はいかなる順にも構成されることができる。このようなバリア層はプラスチックフィルムの片面にだけに設けてもよいし、両面に設けてもよい。両面に設ける場合は、２つのバリア層が同一の構成を有するものであっても、異なる構成を有するものであってもよい。
【００３６】
本発明の装置において、マグネットは永久磁石でも電磁石でも良いが、装置製作の簡便性の観点から永久磁石が良い。永久磁石はアルニコ磁石、フェライト磁石および希土類磁石（ネオジム磁石など）が知られているが、同種のものを用いてもよいし、組み合わせてもよい。磁力強さの観点からはネオジム磁石を選択するのが最も好ましい。
【００３７】
本発明の装置を用いて成膜した薄膜の用途に関しては特に限定しないが、特に高密度で低ダメージな薄膜であって生産性が求められる、ハイバリア膜（例えば、Ａｌ2Ｏ3膜）や透明導電膜（例えば、ＩＴＯ膜）、化合物半導体（例えば、ＩＧＺＯ膜）、サーモクロミック（例えば、ＶＯ2膜）、光触媒（例えば、ＴｉＯ2膜）、光学薄膜などの薄膜を成膜する場合に、特に、有効である。
【実施例】
【００３８】
以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜、変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例に限定されるものではない。
【００３９】
（無機膜Ｉ１の作製）
図４の装置を用い、ターゲットをＡｌとし、プロセスガス（Ａｒ）を導入口１９から２．０ｓｃｃｍ導入し、カソード電力１０００Ｗを投入しプラズマ放電させ、冷却したドラムを回転させながらＡｌを、ＰＥＮフィルム上に５０ｎｍ成膜し、無機膜Ｉ１を得た。
【００４０】
（無機膜Ｉ２の作製）
図４の装置を用い、ターゲットをＡｌとし、プロセスガスＡｒを導入口１９から２．０ｓｃｃｍ導入し、カソード電力１０００Ｗを投入しプラズマ放電させた。ここに反応性ガスＯ2を流さないときの放電電圧を１００％、１０．０ｓｃｃｍ流したときの放電電圧を０％とすると、３０％の放電電圧になるようマスフローにフィードバックし自動制御することで反応性ガスＯ2を導入口１９から導入した。冷却したドラムを回転させながらＡｌ2Ｏ3をＰＥＮフィルム上に５０ｎｍ成膜し、無機膜Ｉ２を得た。
【００４１】
（無機膜Ｉ３の作製）
図４の装置を用いてターゲットをＡｌとし、プロセスガスＡｒを導入口１９から２．０ｓｃｃｍ導入し、カソード電力１０００Ｗを投入しプラズマ放電させた。反応性ガスＯ2を徐々に導入口１９から４．０ｓｃｃｍまで導入し冷却したドラムを回転させながらドラムにＲＦ電力を１００Ｗ投入してＡｌ2Ｏ3をＰＥＮフィルム上に５０ｎｍ成膜し、無機膜Ｉ３を得た。
【００４２】
（無機膜Ｉ４の作製）
図４の装置を用い、ターゲットをＡｌとし、プロセスガスＡｒを導入口１９から２．０ｓｃｃｍ導入し、カソード電力１０００Ｗを投入しプラズマ放電させた。ここに反応性ガスＯ2を流さないときの放電電圧を１００％、１０．０ｓｃｃｍ流したときの放電電圧を０％とすると、８５％の放電電圧になるようマスフローにフィードバックし自動制御することで反応性ガスＯ2を導入口１９から導入した。冷却したドラムを回転させながらドラムにＲＦ電力を１００Ｗ投入してＡｌ2Ｏ3をＰＥＮフィルム上に５０ｎｍ成膜し、無機膜Ｉ４を得た。
【００４３】
（無機膜Ｉ５の作製）
図５の装置を用いてターゲットをＡｌとし、プロセスガスＡｒを導入口１９から２．０ｓｃｃｍ導入し、カソード電力１０００Ｗを投入しプラズマ放電させた。反応性ガスＯ2を徐々に導入口１９から４．０ｓｃｃｍまで導入し冷却したドラムを回転させながらドラムにＲＦ電力を１００Ｗ投入してＡｌ2Ｏ3をＰＥＮフィルム上にロールトゥロール搬送しながら５０ｎｍ成膜し、無機膜Ｉ５を得た。
【００４４】
（無機膜Ｉ６の作製）
図６の装置を用いてターゲットをＡｌとし、プロセスガスＡｒを導入口１８から２．０ｓｃｃｍ導入し、カソード電力１０００Ｗを投入しプラズマ放電させた。反応性ガスＯ2を徐々に導入口１４から４．０ｓｃｃｍまで導入し冷却したドラムを回転させながらドラムにＲＦ電力を１００Ｗ投入してＡｌ2Ｏ3をＰＥＮフィルム上にロールトゥロール搬送しながら５０ｎｍ成膜し、無機膜Ｉ６を得た。
【００４５】
（無機膜Ｉ７の作製）
図１の装置を用いてターゲットをＡｌとし、プロセスガスＡｒを導入口１８から２．０ｓｃｃｍ導入し、カソード電力１０００Ｗを投入しプラズマ放電させた。ターゲットと基板の間に９５％の開口度を持ったメッシュ１６を挿入し反応性ガスＯ2を徐々に導入口１４から４．５ｓｃｃｍまで導入し冷却したドラムを回転させながらドラムにＲＦ電力を１００Ｗ投入して、Ａｌ2Ｏ3をＰＥＮフィルム上にロールトゥロール搬送しながら５０ｎｍ成膜し、無機膜Ｉ７を得た。
【００４６】
（無機膜Ｉ８の作製）
図１の装置を用いてターゲットをＡｌとし、プロセスガスＡｒを導入口１８から２．０ｓｃｃｍ導入し、カソード電力１０００Ｗを投入しプラズマ放電させた。ターゲットと基板の間に９５％の開口度を持ったメッシュ１６を挿入しここに反応性ガスＯ2を流さないときの放電電圧を０％、１０．０ｓｃｃｍ流したときの放電電圧を１００％とすると、８５％の放電電圧になるようマスフローにフィードバックし自動制御することで反応性ガスＯ2を導入口１８から導入した。冷却したドラムを回転させながらドラムにＲＦ電力を１００Ｗ投入してＡｌ2Ｏ3をＰＥＮフィルム上にロールトゥロール搬送しながら５０ｎｍ成膜し、無機膜Ｉ８を得た。
【００４７】
（膜組成および表面粗さの測定）
（１）膜の組成の測定
ＫＲＡＴＯＳ  Ａｎｌｙｔｉｃａｌ社製、「ＥＳＣＡ３４００」を用いて上記全ての膜を５ｎｍずつエッチングしながらＥＳＣＡ測定を行った。表面から５ｎｍ、１０ｎｍ、１５ｎｍの平均値を示した。
【００４８】
（２）表面粗さの測定
エスアイアイ・ナノテクノロジー（株）製、ＡＦＭ装置、「ＳＰＩ３８００Ｎ／ＳＰＡ４００」、カンチレバーはＳＩ−ＤＦ２０を使用して、測定条件は操作周波数１Ｈｚ、Ｘ、Ｙデータ数２５６ラインとした。上記全ての膜の１μｍ内において表面粗さ（Ｒａ）を測定し、そのＲａを示した。
【００４９】
表１に測定したこれらの無機膜の物性を示した。組成（Ｏ／Ａｌ）よりこれらの成膜方法にて成膜した無機膜は化学量論上の化合物の組成を有しており十分な反応が起こっていることが認められた。無機膜の成膜時の基板上における放電電圧によると基板背面にマグネットのない無機膜Ｉ１〜無機膜Ｉ４では放電電圧が３５４Ｖと高いのに対し、基板背面にマグネットのある無機膜Ｉ５〜８は、放電電圧が、７６Ｖまたは５２Ｖと低くなっていることがわかる。これによると基板背面にマグネットを配置することで低電圧化が可能であることは明らかであり、表面粗さＲａの値もそれにともなって小さくなっておりより低ダメージで緻密な膜ができていると言える。また、一般的な高速な反応性スパッタリングである無機膜Ｉ２は金属モードの０．５３の成膜速度となっており、無機膜Ｉ２に対し、本発明である無機膜Ｉ５〜Ｉ７はいずれも成膜速度が速くなっている。さらに無機膜Ｉ５〜無機膜８はロールトゥロール搬送にて連続成膜することができている。以上のことより電源やチャンバーに限らず本発明において成膜速度が速く低ダメージでかつ連続成膜可能という効果を有するということは明らかである。
【００５０】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の反応性スパッタリング装置の第一の例を示す概略図である。
【図２】図１における、ドラム用マグネットを示す概略図である。
【図３】図１における、ドラムとドラム用マグネットの好ましい位置関係を示す概略図である。
【図４】従来の反応性スパッタリング装置の例を示す概略図である。
【図５】本発明の反応性スパッタリング装置の第二の例を示す概略図である。
【図６】本発明の反応性スパッタリング装置の第三の例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００５２】
１    支持基板の搬送方向
２    支持基板
３    ロータリーポンプ
４    ターボ分子ポンプ
５    排気口
６    アースシールド
７    パスロール
８    ドラム用マグネット搬送方向
９    ドラム用マグネット
１０  冷却水
１１  ドラム
１２  チャンバー
１３  マッチングボックスとドラム用ＲＦ電源
１４  反応ガス導入口
１５  排気口
１６  メッシュ
１７  ターゲット
１８  プロセスガス導入口
１９  プロセスガスおよび反応ガスの導入口
２０  ターゲット用マグネット
２１  マッチングボックスとターゲット用ＲＦ電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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